丹参海藻糖-6-磷酸合成酶基因（SmTPS）的克隆及其表达分析

对丹参EST序列进行Blast分析,得到一条海藻糖-6-磷酸合成酶（TPS）基因,将其命名为SmTPS,GenBank注册号为JF937196。该基因cDNA全长2836 bp,包含一个长为2574 bp的ORF,编码857个氨基酸。生物信息学分析表明,分子量为97.04 kD,等电点为5.76,含α-螺旋、β转角、延伸连和无规则卷曲。该蛋白同时具有海藻糖-6-磷酸合成酶（TPS）和海藻糖-6-磷酸磷酸酯酶（TPP）的功能结构域。系统进化树分析表明丹参TPS功能域和拟南芥AtTPS6属于一类,而TPP功能域与低等生物酵母ScTPS2属于一类。实时定量PCR结果分析表明,SmTPS基因在丹参不同组织器官中差异表达,其茎中表达量最高。在干旱和低温处理下,其表达量与对照相比均可上调约2倍,表明SmTPS基因在丹参抵抗干旱和低温胁迫中发挥一定的作用。     

水稻叶片形态建成分子调控机制研究进展

叶片形态是水稻“理想株型”的重要组成部分,是当前水稻高产育种关注的重点。本文通过对已克隆多个叶形相关调控基因综述了水稻叶片形态(叶片卷曲度、倾角、披散程度以及叶片宽度)建成的分子遗传学研究进展。综合分析认为,水稻叶片的卷曲主要是通过卷叶基因调控叶片近轴/远轴间的发育、泡状细胞的发育及其膨胀和渗透压、厚壁组织的形成以及叶片角质层的发育等来实现。影响植株空间伸展姿态的叶倾角主要通过叶角基因调控油菜素内酯的信号传导来影响叶枕细胞的生长发育;唯一被克隆的影响叶片披垂度的披叶基因DL1是通过控制叶片中脉发育而改变叶片形态的;而窄叶基因则主要通过调控生长素的合成与极性运输、维管组织的发育和分布,影响叶片维管束数目及宽度。但到目前为止,所有已克隆的叶形调控基因间相互调控关系的研究还不够深入,还不能完整清晰地勾勒水稻叶形建成和发育的分子调控网络。因此,在已有的研究基础上更深入地探索水稻叶片形态建成的分子调控机制,对进一步构建相关的调控网络,塑造水稻理想株型具有重要意义。     

水稻极矮突变体s2-47对赤霉素的响应及基因定位研究

通过EMS诱变日本晴获得1个极端矮化突变体s2-47,其表型为极度矮化、叶色深绿、不能抽穗结实。对水稻胚乳的α-淀粉酶诱导实验表明s2-47突变体与GA的信号传导途径无关,外源活性GA₃对水稻幼苗株高的促进实验显示s2-47应与赤霉素的生物合成有关。利用s2-47和Dular构建F₂群体并精细定位表明,s2-47的表型与水稻OsCPS1基因紧密连锁,其编码的柯巴焦磷酸合成酶是赤霉素生物合成途径的第一个关键酶。序列分析发现,s2-47突变体的OsCPS1基因编码区发生了单个碱基缺失导致移码突变。OsCPS1基因在植株地上部都有表达,在节中表达最高。OsCPS1基因的表达受外源GA₃抑制,但在s2-47突变体中表达上调。     

玉米大斑病菌交配型基因克隆及生物信息学分析

以真菌毒素与分子植物病理学实验室前期分离、鉴定并保存的玉米大斑病菌菌株F 1-40（A交配型菌株）、01-23（a交配型菌株）为试验材料,利用候选基因法,通过PCR扩增和Genome Walking 技术,对A交配型菌株和a 交配型菌株的MAT基因进行同源片段扩增,从而获得基因全长及其侧翼序列,进一步利用生物信息学方法对扩增得到的MAT基因全长进行保守结构域分析,利用玉米大斑病菌基因组数据库的Blast序列比对软件将MAT1基因和MAT2基因的侧翼序列进行比对。研究结果表明,在不同交配型的玉米大斑病菌中,A交配型的菌株中含有A交配型基因MAT1,a交配型菌株中含有a交配型基因MAT2。2个基因均含有1个内含子,其中MAT1基因编码包括1个完整的MAT-α结合域,该结合域属于MAT alpha1家族。 MAT2基因编码包含1个完整的HMG-box结合域,该结合域属于DNA结合蛋白中HMG-box家族的Ⅰ类成员,由3个螺旋结构组成,位于133～202个氨基酸残基之间,整体呈U型,结构比较松散,通过高度序列特异性与DNA的小沟结合,参与DNA的复制、转录、翻译等一系列的过程,从而参与玉米大斑病菌的有性生殖过程。 MAT1基因和MAT2基因侧翼序列的相似性高于93％。     

茶树叶绿素合成相关基因克隆及在白叶1号不同白化阶段的表达

高等植物叶绿素的生物合成对其正常光合作用起关键作用。本文根据前期芯片杂交结果, 采用RT-PCR和RACE技术克隆了3个茶树叶绿素合成相关基因, 分别为谷氨酸-tRNA还原酶(CsGluTR)、叶绿素合酶(CsChlS)、叶绿素酸醋氧化酶(CsCAO), 对应的GenBank的登录号为HQ660371、HQ660370、HQ660369。序列分析表明, CsGluTR基因全长2165 bp, 开放阅读框长1665 bp, 编码554个氨基酸, 推测的蛋白分子量约为60.6 kD, 理论等电点为8.78;CsChlS基因全长1463 bp, 其中开放阅读框长1125 bp, 编码374个氨基酸, 推测的蛋白分子量约为40.5 kD, 理论等电点为8.58;CsCAO基因全长2146 bp, 其中开放阅读框长1611 bp, 编码536个氨基酸, 推测的蛋白分子量约为60.8 kD, 理论等电点为8.03。比对分析表明, 3个基因编码的氨基酸序列与其他植物中同源基因的相似性均在70%以上。利用荧光定量PCR技术检测3个基因在不同白化阶段的表达,表明, CsChlS和CsCAO基因具有明显的表达协同性, 它们在叶片中的表达量与叶片的颜色变化高度同步;而CsGluTR在白化叶片和正常叶片中的表达差异相对较小, 同时在新生芽叶转绿过程中最先恢复正常表达水平。说明在白化叶片中, 叶绿素的合成机制受到较大影响, 叶绿素合成受阻导致的叶片内色素类物质含量降低或消失是叶片白化的直接原因。     

以谷蛋白GluA-2信号肽增强外源蛋白在转基因水稻胚乳中的表达与积累

提高外源蛋白在特定目标组织器官中的表达量是转基因植物研究与开发的核心技术之一。谷蛋白是水稻种子中最主要的贮藏蛋白,其表达具有严格的时空特异性。为进一步研究谷蛋白信号肽序列在指导基因表达中的作用,本研究克隆了水稻谷蛋白Glu A-2基因的启动子及其信号肽编码序列,并与GUS报告基因编码区融合,构建了分别含有和不含有信号肽的表达载体p13GG和p13GSG;经农杆菌介导法分别转入同一水稻品种中,获得了20多个独立转化子,PCR证明外源基因都已整合进了水稻基因组中。Northern杂交结果表明,融合Glu A-2信号肽编码序列可显著提高GUS基因在水稻胚乳中的转录;利用GUS特异的抗体进行Western杂交分析,显示该信号肽序列可显著提高外源蛋白在转基因水稻胚乳中的积累,但是其所指导表达的GUS蛋白在水稻胚乳中并没有表现出相应的活性,其机制有待进一步深入解析。相关结果对于水稻品质改良基因工程研究以及以水稻种子作为生物反应器高效表达外源蛋白具有重要的指导作用。     

番茄果实特异性启动子2A11的基因克隆及功能研究

采用巢式PCR技术从番茄基因组DNA克隆到长度1.3kp的果实特异性2A11启动子基因。序列分析表明,克隆到的基因序列2A11启动子转录起始位点上游的621bp处缺失了已报道的番茄2A11启动子基因（GenBank ID M87659,1993）序列中的“tatattgttaacttcttgttgaattaaagcaat”片段,其同源性为61%,登入GenBank,ID号为DQ453963;构建植物表达载体pCAMBIA2A11,用农杆菌介导侵染番茄果实,GUS基因瞬间表达结果表明,该2A11启动子基因具有驱动GUS基因在番茄果实中特异性表达的功能。研究结果表明成功地获得2A11果实特异性启动子基因,为下一步转基因番茄口服疫苗的研制奠定了一定的基础。     

转基因作物环境安全性研究进展

随着转基因作物在全球范围内的广泛应用,转基因作物的环境安全性问题日益受到重视,科研工作者们对此开展了大量的研究工作。本文对近年来这方面的研究成果进行了综述,主要内容包括:1)转基因作物的杂草化问题,这里面又包含两层含义,一是转基因作物自身的杂草化问题,多数研究表明转基因并没有提高作物的生存竞争能力,在没有选择压力的自然条件下,即使转入了抗病抗逆基因,转基因植株的生存竞争能力也没有增加,因此杂草化的可能性很小;二是转基因作物通过基因漂移使得同种或近缘野生种或得某种抗性而成为更加难以防除的“超级杂草”,由于不同植物种间杂交能力不同,外源基因转移并稳定遗传的几率受到多种因素的影响,不同作物的风险性也不同,因此必须经过长期的监测才能得出科学的结论;2)转基因作物对作物遗传多样性、物种多样性及生态系统多样性的影响:多数观点认为转基因作物会通过基因漂移,外来基因在农家品种或野生种中固定及其竞争优势导致遗传多样性减少乃至丧失,也有观点认为,从长远看,转基因作物将会增加作物的生产力,从而少用农田,少用农药,有助于保护生物多样性;转基因作物对物种多样性的影响正反两方面的报道均有,有待进一步的研究,尤其是研究分析方法亟待规范;转基因作物对生态系统多样性的影响仍在研究争论之中,尚无定论。     

水稻种质资源的分子鉴定和育种利用

水稻种质资源包括栽培稻、野生稻及育种材料等各种类型,是水稻新品种选育、生物技术研究以及农业生产的物质基础。中国具有丰富的水稻种质资源,但其利用率却不高,原因之一就在于传统方法不能够对其进行准确的研究评价。理想的分子标记具有稳定性高、重复性好、检测简单快速和共显性遗传等优点。本文综述了分子标记技术在水稻种质资源遗传多样性分析、重要功能基因的挖掘、品种DNA指纹库的构建及分子育种材料遗传基础的拓展等方面的作用,旨在为更充分的将分子标记技术应用于水稻种质资源的鉴定和分子育种提供参考。     

条锈菌诱导的小麦MBF1转录辅激活因子基因的克隆及其特征分析

应用电子克隆和RT-PCR方法,从小麦叶片中分离出一个条锈菌诱导的编码MBF1基因的cDNA序列,暂被命名为TaMBF1a。TaMBF1a包含一个完整的429 bp的开放阅读框,编码142个氨基酸,具有MBF1保守结构域;小麦TaMBF1a氨基酸序列与水稻OsMBF1相似性达92%,与拟南芥AtMBF1a相似性达80%。TaMBF1a编码的蛋白可能是核蛋白,且该基因在小麦根、茎、叶组织中表达量基本一致。在小麦与条锈菌的亲和、非亲和互作中,TaMBF1a基因均受条锈菌诱导高水平表达,且非亲和组合表达量高于亲和组合。外源植物激素水杨酸、乙烯、脱落酸也可诱导该基因快速上调表达,表明TaMBF1a可能通过水杨酸、乙烯等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应。